鐵路信號的針對性設計與圖實一致性研究

張光燦爛

國鐵集團《關于加強鐵路電務工程驗收管理的若干補充措施的通知》（鐵工電〔2023〕11號）［1］明確指出：為確保施工圖紙質量，設計單位提供的施工圖紙應繪制全部端子配線，嚴格依照關聯設備“雙端配線”原則執行。國鐵集團工電部《關于“6.2”印度列車脫軌相撞事故的通報》（工電通號電〔2023〕170號）［2］，以“圖實一致性”為總要求，強調抓好施工圖紙的源頭質量。

在鐵路信號工程施工方面，國鐵集團發布的《高速鐵路信號工程細部設計和工藝質量標準》［3］，對形成鐵路信號工程實體的每一項工程及設備的施工安裝，不但有詳細的文字（規定、工藝流程、施工方法、工藝質量要點）要求，而且附有施工安裝示意圖和工程實體照片。如此，工程施工將有統一的標準和參照圖例，便于施工單位遵照執行。

在鐵路信號工程設計方面，為實現“雙端配線”和“圖實一致性”，施工圖紙實施設計流程需進行標準化控制，以提高設計質量。但目前尚未見有指導性的文字、圖例或示意圖標準［4］，因而不同的單位有自己的“通用電路”和“通用組合”，在進行施工圖紙設計時，只根據具體需求對“通用電路”和“通用組合”進行修改，一旦修改的不徹底、不完善，就會造成工程施工時進行變更，而設計聯系單的變更內容又未及時反映在竣工圖上，致使實物與圖表不一致［5-6］。因此，針對性地設計“定型電路”和“定型組合”是確保施工圖紙設計質量、達成“雙端配線”和“圖實一致性”的有效途徑［7］。

所謂針對性設計，就是要依據軌旁設備（如信號機、軌道占用檢查裝置、道岔轉轍機等）的不同、選用器材（如信號點燈隔離變壓器、斷路器等）的不同，以及采用信號子系統類型（如聯鎖、自動閉塞或自動站間閉塞、列控、集中監測等）的不同等，設計針對性的控制電路及對應的組合內部配線和室外箱盒內部配線，亦即“定型電路”和“定型組合”。本文以普家村線路所通過信號機為例，論述針對性設計，以實現“雙端配線”和“圖實一致性”的方法。

1 針對性設計的方法

普家村線路所信號平面布置示意見圖1。依據《鐵路信號設計規范》［8］第3.2.8條第2款“線路所通過信號機設置引導信號機構，無引導接發車作業時封閉引導信號機構”，《鐵路技術管理規程》［9］第83條“進站及接車進路信號機，均應設引導信號”的規定，該線路所通過信號機采用車站進站信號機機構，并設置引導信號。線路所通過信號機設置處所（正向或逆向、正線或聯絡線或疏解線）及與其相關的道岔類型不同，燈光配置和控制電路（簡稱“電路”）亦不同。電路不同，繼電器組合及組合內部配線、室外箱盒內部配置及配線亦不同。

1.1 根據實際需求安排組合內部繼電器

在既往的設計中，線路所各通過信號機均是直接采用車站進站信號機電路，以及其組合內部配線和室外箱盒內部配線，是按最大需求設計的“通用電路”和“通用組合”。這種設計的方便之處是電路和組合（室外箱盒）內部配線類型單一；不足之處是對于具體的信號機，在設計電路時，需根據其設置處所及燈光配置，對電路和組合內部配線進行修改，并在電路中添加修改說明。在施工時，施工單位需根據電路中的說明，對組合內部配線進行修改。而在插配組合內部繼電器時，又需要查看《組合類型表》《點燈電路圖》和《不插繼電器表》，才能確定具體繼電器。因此，該設計方法，很難在一張圖上達到“圖實一致性”，不但設計不便、施工不便，而且設備管理單位后期還需在組合內部粘貼“空位”標識，見圖2，增加工作量。

圖2 通用組合內“空位”標識

正常情況下，進站信號機組合需要列車信號繼電器LXJ、正線繼電器ZXJ、引導信號繼電器YXJ、通過信號繼電器TXJ和綠黃信號繼電器LUXJ。應注意的是，如果信號機所防護的進路中所有道岔均只有開通直股一種場景，則ZXJ只有吸起一種狀態，只有當信號機所防護的進路中有道岔開通直股和曲股2種場景時，ZXJ才有吸起和落下2種狀態，這與是否辦理了進路及信號機是否開放無關［10］，只與道岔的開向場景有關。

圖1所示線路所進站信號機組合所需的上述繼電器中，S信號機組合需要所有繼電器，SN信號機組合不需要LUXJ（當信號機無綠黃燈光顯示時，只需在組合側面進行相關端子短連即可，無需修改電路和組合內部配線。因而為減少組合內部配線類型，可以與S信號機使用同一類型電路和組合），X信號機組合不需要ZXJ，而XN、XK，XKN信號機組合均不需要ZXJ、TXJ和LUXJ。雖然XN與XK和XKN信號機組合所需要的繼電器相同，但它們的電路不盡相同。因此，線路所各通過信號機，根據其設置處所和燈光配置，需針對性地安排至少4種組合內部繼電器，見圖3。

圖3 線路所通過信號機組合內部繼電器安排

1.2 根據實際需求設計組合內部配線

根據電路需求和圖3的組合內部繼電器安排，針對性地設計組合內部配線，亦即“定型組合”，既可以實現施工圖紙與實物唯一性對應關系，也可以進行工廠化、標準化、專業化生產。在插配組合內部繼電器時，只需查看《組合類型表》或者《組合內部配線圖》，就能確定需插入的繼電器，不會出現施工圖紙上有而實際無的情況，實現“圖實一致性”。如圖4所示，組合內沒有安插繼電器的位置采用補空板進行補空，節省了繼電器插座板，更無需粘貼“空位”或“未用”等標識。

圖4 組合內部無繼電器位置補空板示意

1.3 根據具體采用產品進行全信息配線

斷路器取代熔斷器已經成熟運用于鐵路信號領域多年，但目前仍有一些工程設計雖然采用的是斷路器，但仍按照熔斷器接觸座方式，而不是按照斷路器安裝底板方式進行組合內部配線，導致配線不完整，施工時需在現場根據實物進行二次配線，若在做竣工圖時，現場增加的配線又未反映在圖紙上，則造成竣工圖與實物不一致［11］。

采用斷路器時，組合零位置的2塊斷路器安裝底板命名為Da和Db。如圖5所示，斷路器安裝底板需根據具體采用產品進行全信息配線，除上/下觸頭的相關配線外，報警電源（RBZ、RBF）和排架報警器接點（RB-BJQ）需配線至組合側面06端子板，實現組合內部配線的完整性?，F場施工時，所有外部配線按照《組合柜組合側面配線圖》進行即可，無需拆開組合，實現施工便利。

圖5 組合內部斷路器全信息配線

1.4 根據具體產品進行室外箱盒內部設備配置及配線

一些工程的線路所信號機是按五燈位亮燈（簡稱“五燈位”）進行室外箱盒內部點燈裝置配置及配線。為提高通用性，通常會標以“采用XX型多功能智能信號點燈裝置，配線端子以廠家定義為準”的說明，這種按最大需求設計的方法，會造成施工圖紙相關端子缺失。若施工時箱盒內部線束也是按五燈位通過信號機統一制作，當其被用于三燈位或四燈位通過信號機時，對于不需要安裝的點燈裝置，則產生空線頭。而在做竣工圖時又未在圖紙上予以完善，造成竣工圖與實物不一致，給設備管理單位檢查維修帶來困擾。

線路所通過信號機應依據燈光配置（三燈位、四燈位或五燈位）的不同，按實際需求和所用器材針對性地進行室外箱盒內部設備配置及配線設計，見圖6。

圖6 通過信號機室外箱盒內部配線示意

根據設備安裝尺寸需求，確定選用XB1（三燈位時）或XB2（五燈位時）變壓器箱，節省材料費用，箱內也不會存在空線頭現象，因而看起來更簡潔。通過信號機室外箱盒實物示意見圖7。

圖7 通過信號機室外箱盒實物示意

1.5 電路表達及配線形式革新

為實現“雙端配線”和“圖實一致性”，需對電路表達及配線形式進行改進，以使施工圖紙信息完整，避免出現無關的繼電器接點，不需添加修改組合內部配線說明。對于安裝集中監測點燈電流采集模塊需要穿線的回路，在設計組合內部配線時，應配線至側面端子，施工時采集模塊穿線在組合側面即可進行，無需拆開組合，施工更簡便省時。電路設計時亦只填寫信號機名稱、組合位置、至分線柜和集中監測的端子，不再添加電路修改說明，因而能夠提高設計效率。如圖8所示，電路圖增加了至集中監測系統的“點燈電流采集”和“絕緣漏流測試”配線，同時，在分線柜的配線圖中，增加浪涌保護器（SPD）型號標注和至集中監測的“絕緣漏流測試”的配線（圖中紅色框內部分），以使電路圖與配線圖一致［12］。

圖8 具有完整信息的信號機點燈電路

1.6 應用效果

圖9（a）使用的“定型組合”，安裝在組合柜上比較勻稱美觀，能有效利用組合柜的空間［13］；圖9（b）使用的“通用組合”，因一些位置不插繼電器，使得組合柜顯得比較雜亂和殘缺。與采用“通用組合”相比，采用“定型組合”能快速、準確地完成設計工作，有效避免因修改“通用電路”和“通用組合”而產生的差、錯、漏、碰問題，便利施工，更方便后期維護。

圖9 組合柜布置比較

2 標準修訂

在《鐵路工程制圖標準》［14］中，“14信號制圖”之“14.2圖樣畫法”只有文字描述，未附參考圖樣，在“14.3名稱及編號”之14.3.6、14.3.8和14.3.12項下，作了相關信號機在其名稱字頭右下角綴以編號的文字規定。如圖10所示，出站信號機在其名稱字頭右下角標注線路編號、調車信號機在其名稱字頭右下角標注順序號，才是符合標準要求的，但現在絕大部分設計未予嚴格執行。

而“14.2.6配線圖宜標注每根線條的去向，非主要配線圖的配線關系可采用單向方式表示”的規定，顯然與“鐵工電〔2023〕11號”要求的“雙端配線”原則不符。

在《鐵路工程圖形符號標準》［15］中的“10信號圖形符號”雖附了圖樣，但未規定相關圖樣的具體尺寸，這就形成了各設計單位有自己的一套圖樣，款式繁多。圖11是收集到的部分繼電器及其接點、軌道電路室外箱盒的圖樣，因沒有統一標準，使得同一圖樣有較多尺寸，有時在同一張圖上都能見到多個不同尺寸的同一圖樣，這影響了圖紙的整體協調性。

圖11 不同尺寸的繼電器及其接點、軌道電路室外箱盒

因此，對《鐵路工程制圖標準》和《鐵路工程圖形符號標準》有關“信號制圖”和“信號圖形符號”標準的修訂完善，應是貫徹“鐵工電〔2023〕11號”文件精神的工作之一。如圖12所示，在相關標準中，應規定信號圖形符號或圖樣尺寸，便于各單位共同遵守。

圖12 部分信號圖形符號（圖樣）尺寸

3 規范制定

上述以線路所通過信號機為例的針對性設計，只是達成“雙端配線”和“圖實一致性”的一個方面，要使其取得理想的成果，就需要全路信號各相關單位共同努力，由主管部門制定一部《鐵路信號工程施工圖紙設計質量規范》，對電路表達內容、配線表格形式作詳細的規定，并附具體圖例。不但設計人員可以遵照執行，咨詢、審查、驗收部門也有統一依據。

隨著標準的不斷完善、設計質量規范的制定和優良工程設計案例的經驗累積，最終建成完善的定型標準圖庫系統。以算力的無所不在，加速智能的無所不及，把定型標準圖庫系統與目前分散、零散的，如室外電纜配線軟件、組合側面配線軟件等，整合為一個信號設計專家系統，從而使“雙端配線”和“圖實一致性”變得高效和省時。

4 結束語

結合具體工程設計項目，從實際需求安排組合內部繼電器到設計組合內部配線、從具體采用產品進行全信息配線到電路表達及配線形式改進等，深入論述了針對性地設計“定型電路”和“定型組合”，是實現“雙端配線”和“圖實一致性”、確保施工圖紙質量的的有效方法，對于提高設計出圖效率、實現施工圖紙標準化及規范化、便利施工、方便設備管理等具有重要意義。該方法已成功應用于中老昆萬鐵路昆玉段信號系統施工設計，工程施工、開通順利，信號系統自2016年底開通運營以來運行穩定。